CN203554531U - 全双工自组网语音通信单元 - Google Patents

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吴利民
王新文
廖振浩
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Nanjing Zhengze Technology Co ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种全双工自组网语音通信单元,包括麦克风电路,电子开关,前置放大电路,其特征在于,还包括:A/D转换器,DSP模块,D/A转换器,语音编码电路,数字语音压缩模块,语音通信模块,无线PTT模块,PTT按键,MCU模块,显示模块,语音检测电路,数字语音解压模块,语音解码电路,音量调节旋钮,音频功放,电子开关,喇叭,外接耳麦接口,外接耳麦,充电接口,锂电池,电源开关。本实用新型将全双工语音通信技术、物联网传输技术、数字化语音压缩编解码技术、语音降噪技术、语音识别技术、微型耳机技术、骨传导技术融为一体,能有效的实现集团内部人员的语音互通、提高工作效率、减小安全隐患。

Description

全双工自组网语音通信单元
技术领域
本实用新型涉及一种通信单元,具体涉及一种全双工自组网语音通信单元。
背景技术
目前主流的通信设备还是以对讲电台和手机两种方式为主。
对讲电台的优点是根据通信需要,电台再发射,由于无需计时收费,避开了话费的负担,缺点是需要手按动PTT按键,才能发射,从而降低了工作效率。手机的优点是,通信时是双工模式,解放了双手,缺点是,不能实现多点互通,需要网络支持、拨号和耗费通话费用等等。
公开号为CN202652441“便携式蓝牙集群全双工对讲机”采用蓝牙技术,全双工工作模式,支持多个点对点同时工作,支持广播和组播工作模式,通信距离在空旷环境下最大支持50m,区分主从机。其主要缺点如下:
1、通信距离只有50m,距离太短,使用场合有局限性,实用价值不高;
2、区分主从机,一旦主机出现故障,整个集群瘫痪,实际使用时可靠性不高;
3、采用普通麦克风技术,易受环境噪声干扰,尤其在高噪声环境下不能正常使用;
4、没有遇险呼救功能,功能较为单一。
实用新型内容
本实用新型的目的在于,克服上述现有技术的不足,提供一种将全双工语音通信技术、物联网传输技术、数字化语音压缩编解码技术、语音降噪技术、语音识别技术、微型耳机技术、骨传导技术融为一体,能有效的实现集团内部人员的语音互通、提高工作效率、减小安全隐患,并能实现自组网功能,有效扩展通信距离的全双工自组网语音通信单元。所述单元主要功能包括:自组网功能、中继功能、三种工作模式切换功能、多人语音互通功能、降噪功能、抢话功能和呼救功能,并具有以下特点:1、具有基于物联网传输技术的自组网功能,每个通信终端具有中继功能,中继功能最多支持两级中继(两跳),有效扩展通信距离;2、可以实现全双工、半双工、固定拨号等三种通信模式;3、同一频道可以最多256人语音互通,最多6人同时讲话,其他人均能听到听清;4、通过键盘输入插话指令,实现抢话功能;5、采用双麦克风降噪技术;6、具有遇险发送求救信号功能;7、可外接各种耳机以满足不同使用场合的需要。
为实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案:
一种全双工自组网语音通信单元,包括麦克风电路,电子开关,前置放大电路,其特征在于,还包括:A/D转换器,D S P模块,D/A转换器,语音编码电路,数字语音压缩模块,语音通信模块,无线PTT模块,PTT按键,M C U模块,显示模块,语音检测电路,数字语音解压模块,语音解码电路,音量调节旋钮,音频功放,电子开关,喇叭,外接耳麦接口,外接耳麦,充电接口,锂电池,电源开关;
麦克风电路,电子开关,前置放大电路,A/D转换器,D S P模块,D/A转换器,语音编码电路,数字语音压缩模块和语音通信模块按顺序依次连通;无线PTT模块,PTT按键,M C U模块和数字语音解压模块分别与语音通信模块连通;显示模块,语音检测电路和音频功放分别与M C U模 块连通;语音检测电路和数字语音解压模块分别与语音解码电路连通;语音解码电路和电子开关按顺序依次连通。 
所述全双工自组网语音通信单元还包括键盘,调频旋钮和手动报警键;键盘,调频旋钮和手动报警键分别与M C U模块连通。
所述全双工自组网语音通信单元还包括音量调节旋钮、音频功放和喇叭;音量调节旋钮,音频功放、电子开关和喇叭按顺序依次连通。
所述全双工自组网语音通信单元还包括外接耳麦接口,外接耳麦,充电接口,锂电池和电源开关;音频功放,外接耳麦接口和外接耳麦按顺序依次连通;电子开关,外接耳麦接口和外接耳麦按顺序依次连通;充电接口,锂电池和电源开关按顺序依次连通。
1、利用专用适配器通过充电接口给锂电池充电,锂电池通过电源开关为各部分电路供电。
2、麦克风电路由安装在本实用新型上下两个麦克风和专用处理电路组成。人对着上方麦克风讲话,语音在上下两个麦克风产生的电信号幅度相差较大,而环境噪声在上下两个麦克风产生的电信号幅度相差较小或基本相当,利用此原理通过专用处理电路将两个麦克风产生的幅度相差较小或相当电信号直接滤除,将相差较大的电信号输出即为对应人的语音信号,从而实现静噪功能。
3、当不外接耳麦时,外接耳麦接口控制电子开关闭合。通过双麦克静噪技术处理后的人的语音信号通过闭合的电子开关由前置放大电路放大,放大后的语音信号经过A/D转换器变成相应语音数字信号交由DSP模块通过相应算法进行静噪和回音消除处理,处理后的语音数字信号经D/A转换器转换后由语音编码电路进行编码并经数字语音压缩模块压缩后通过语音通信模块经天线无线传输出去,实现语音输出功能。语音通信模块天线接收到的数字语音信号通过数字语音解压模块解压后由语音解码电路解码成相应模拟语音信号,模拟语音信号一路经语音检测电路产生有效触发信号通过MCU模块控制音频功放打开(有语音信号输入音频功放打开,反之,音频功放关断,有效节电),另一路通过音量调节旋钮后由打开的音频功放放大后经闭合的电子开关到喇叭,喇叭将模拟语音信号转换成相应语音输出,实现语音接收功能。
4、本实用新型利用调频旋钮通过MCU模块控制语音通信模块的频道,使得同一频道的语音通信单元为一组利用基于物联网技术的自组网功能形成一个通信平台,实现同一平台上的多人语音互通,同时刻共同使用的人员可以多达256人。同一时刻双向语音通话的人员可以达到6人,其他人员可以听到这六人的讲话,其中一人讲话结束后,他人可以迅速加入讲话中来。能够彻底解放使用者的双手,大大提高工作效率。根据实际情况,同一时刻讲话的人不会太多,如果超过4人,就会造成语音混乱。所以4-6人能同时双工讲话已足够。
5、本实用新型利用与MCU模块相连的键盘的相应按键可以实现语音通信模块全双工、半双工、固定拨号等三种通信模式的选择。
全双工通信模式:采用此工作模式时,同频道的人员处于全双工工作状态,即一个人说话,其他人均能听到,而不用按任何按键,此种工作模式相较对讲机可以彻底解放双手,并且允许同时4-6人同时讲话。
半双工通信模式:此种工作模式为传统的对讲机工作模式,在此工作模式下,需按下PTT键(或者无线PTT模块配套的无线PTT的按键)方可送话,同频道的人员才可以听到该人员的讲话。
固定拨号通信模式:似于手机的拨号模式,在任意工作模式下,通过键盘的数字键拨号后按呼叫键,即可互通所拨号码,从而实现一对一通信。在一对一通信模式下,双工和半双工工作模式暂时失效,拨号结束后恢复所设模式。
三种通信模式由显示模块的相应指示灯指示,拨号由显示模块的彩色显示屏显示。
6、使用人员遇到突发事件或者危险后,按下与MCU模块相连的手动报警键,通过与MCU模块控制语音通信模块可以向其他人发送求救指令,其他人的机子上显示模块的相应指示灯就会闪亮,彩色显示屏上显示求救者的信息,从而方便组员之间相互协作和营救工作。
7、语音通信模块的通信频率采用300MHz、433.05-434.79MHz、760MHz、866-928MHz等免费频段,采用基于物联网传输技术的无中心自组网技术(mesh网络技术),采用网络拓扑结构,每个语音通信模块既是通信终端又具有中继功能,即当其他的语音通信模块不能直接与呼叫的语音通信模块通信时,本手持终端自动接通中继功能,有效扩展通信距离。为保证通信的稳定性,中继功能设定为最多支持两级中继(两跳)。
为保证能同时传输多路语音信号,语音通信模块利用数字语音压缩模块先对语音压缩然后采用TDMA方式(时分多址方式)传输,从而有效拓展网络带宽。本实用新型可以支持最多6人同时讲话。
语音通信模块采用跳频技术,增加系统工作频带,从而提高通信网络抗干扰、抗衰落能力和保密性。
8、本实用新型可以外接耳麦,由外接耳麦接口接入,外接耳麦接口控制电子开关断开,麦克风和喇叭无效,外接耳麦有效通过接口为电路提供语音信号并将接收语音信号转换成相应语音,实现语音通信。如果外接耳麦采用隐形耳机技术,可以实现隐秘场合的多人语音对讲通信,特别适合警察技术侦查等场合使用;如果外接耳麦采用骨传导技术,适应噪音环境下的多人语音对讲通信,特别适合高噪音等工矿场合使用。
9、本实用新型还可以通过键盘输入插话指令,使其他人暂停讲话,自己加入讲话行列,从而实现抢话功能。
本实用新型的优点在于:将全双工语音通信技术、物联网传输技术、数字化语音压缩编解码技术、语音降噪技术、语音识别技术、微型耳机技术、骨传导技术融为一体,能有效的实现集团内部人员的语音互通,提高工作效率,减小安全隐患,并能实现自组网功能,有效扩展通信距离。
1)、具有基于物联网传输技术的自组网功能,每个通信终端具有中继功能,即当其他的终端不能直接与呼叫的终端通信时,本手持终端自动接通中继功能,中继功能最多支持两级中继(两跳),有效扩展通信距离,提高语音通信的可靠性;
2)、具有全双工、半双工、固定拨号等三种通信模式,可以适合各种实际使用需要;
3)、同一频道可以最多256人语音互通,最多6人同时讲话,其他人均能听到听清,能够彻底解放使用者的双手,大大提高工作效率;
4)、通过键盘输入插话指令,实现抢话功能,提高使用灵活性;
5)、采用双麦克风降噪技术,可以在高噪音环境下正常使用;
6)、具有遇险发送求救信号功能,提高产品的安全性和使用人员之间的互助协作能力;
7)、可外接各种耳机以满足不同使用场合的需要,如:外接隐形耳机,可适用于警察技术侦查等场合使用;外接骨传导耳机,适应噪音环境下的多人语音对讲通信,特别适合高噪音等工矿场合使用;
8)、具有基于物联网传输技术的自组网功能,每个通信终端具有中继功能,即当其他的终端不能直接与呼叫的终端通信时,本手持终端自动接通中继功能,中继功能最多支持两级中继(两跳),有效扩展通信距离,通信距离在空旷环境下最大支持1公里,提高语音通信的可靠性;
9)、基于物联网传输技术,不区分主从机,即使任一通信单元出现故障不致影响整个网络,提高了实际使用时的可靠性;
10)、采用双麦克风降噪技术,受环境噪声影响较小,在高噪声环境下仍可正常使用,并可外接特种耳机(微型耳机、骨传导耳机),拓宽了产品的使用范围;
11)、具有遇险呼救功能,可以通过无线传输技术向集团内其他成员发出求救信号,提高产品的安全性和成员之间的互助协作能力。
DSP:即 Digital Signal Processing芯片,也称数字信号处理器, 是一种具有特殊结构的微处理器。
A/D: 模数转换器即A/D转换器,或简称ADC,通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。 
D/A: 数模转换器,又称D/A转换器,简称DAC,它是把数字信号转变成模拟信号的电子元件。
PTT:即Push To Talk单键讲话。 无线电术语,源自对讲机的一个功能,即无需拨号即可对讲。
附图说明
图1为全双工自组网语音通信单元结构图。
具体实施方式
全双工自组网语音通信单元结构包括,如图1所示:麦克风电路1,电子开关2,前置放大电路3,A/D转换器4,D S P模块5,D/A转换器6,语音编码电路7,数字语音压缩模块8,语音通信模块9,无线PTT模块10,PTT按键11,M C U模 块12,显示模块13,键盘14,调频旋钮15,手动报警键16,语音检测电路17,数字语音解压模块18,语音解码电路19,音量调节旋钮20,音频功放21,电子开关22,喇叭23,外接耳麦接口24,外接耳麦25,充电接口26,锂电池27,电源开关28。
麦克风电路1,电子开关2,前置放大电路3,A/D转换器4,D S P模块5,D/A转换器6,语音编码电路7,数字语音压缩模块8和语音通信模块9按顺序依次连通;无线PTT模块10,PTT按键11,M C U模 块12和数字语音解压模块18分别与语音通信模块9连通;显示模块13,键盘14,调频旋钮15,手动报警键16,语音检测电路17和音频功放21分别与M C U模 块12连通;语音检测电路17和数字语音解压模块18分别与语音解码电路19连通;语音解码电路19,音量调节旋钮20,音频功放21,电子开关22和喇叭23按顺序依次连通;音频功放21,外接耳麦接口24和外接耳麦25按顺序依次连通;电子开关22,外接耳麦接口24和外接耳麦25按顺序依次连通;充电接口26,锂电池27和电源开关28按顺序依次连通。

Claims (4)

1.一种全双工自组网语音通信单元,包括麦克风电路,电子开关,前置放大电路,其特征在于,还包括:A/D转换器,D S P模块,D/A转换器,语音编码电路,数字语音压缩模块,语音通信模块,无线PTT模块,PTT按键,M C U模块,显示模块,语音检测电路,数字语音解压模块,语音解码电路,音量调节旋钮,音频功放,电子开关,喇叭,外接耳麦接口,外接耳麦,充电接口,锂电池,电源开关;
麦克风电路,电子开关,前置放大电路,A/D转换器,D S P模块,D/A转换器,语音编码电路,数字语音压缩模块和语音通信模块按顺序依次连通;无线PTT模块,PTT按键,M C U模块和数字语音解压模块分别与语音通信模块连通;显示模块,语音检测电路和音频功放分别与M C U模 块连通;语音检测电路和数字语音解压模块分别与语音解码电路连通;语音解码电路和电子开关按顺序依次连通。
2.如权利要求1所述的全双工自组网语音通信单元,其特征在于:所述全双工自组网语音通信单元还包括键盘,调频旋钮和手动报警键;键盘,调频旋钮和手动报警键分别与M C U模块连通。
3.如权利要求2所述的全双工自组网语音通信单元,其特征在于:所述全双工自组网语音通信单元还包括音量调节旋钮、音频功放和喇叭;音量调节旋钮,音频功放、电子开关和喇叭按顺序依次连通。
4.如权利要求3所述的全双工自组网语音通信单元,其特征在于:所述全双工自组网语音通信单元还包括外接耳麦接口,外接耳麦,充电接口,锂电池和电源开关;音频功放,外接耳麦接口和外接耳麦按顺序依次连通;电子开关,外接耳麦接口和外接耳麦按顺序依次连通;充电接口,锂电池和电源开关按顺序依次连通。
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